在寒冷環境中使人體保持在舒適的溫度范圍對于維持正常的生產活動和預防與寒冷相關的疾病至關重要。通常情況下人們選擇穿著服裝來減少熱量流失，但傳統紡織品的保暖效果有限，只能通過熱對流和熱傳導來減少人體的熱量散失。在室內環境中，一般通過空調或燃料來供暖，這需要加熱整個建筑空間，造成大量不必要的能源浪費。而對于室外空間來說，廣闊的開放空間和波動的環境溫度使得人們必須穿著厚重的衣服用以抵御惡劣的氣候，而這會給戶外活動帶來諸多不便。值得關注的是，基于紡織品的個人熱管理（PTM）設備不僅能夠精準有效地加熱人體，保證熱舒適度，還能夠降低能耗，是一種很有前景的體溫調節方案。
近年來，四川大學高分子研究所吳宏教授和郭少云教授團隊在多功能個人熱管理領域進行了一系列探索與研究。受貽貝粘附和荷葉表面的啟發，通過依次沉積類黑色素聚多巴胺（PDA）和浸涂聚二甲基硅氧烷（PDMS）/疏水氣相二氧化硅（SiO2）開發出了具有分層結構的超疏水光熱涂層，涂覆超疏水光熱涂層的棉織物具有出色的光熱轉換性能以及堅韌的超疏水性，在自清潔個人熱管理和防/除冰領域展現出巨大的應用潛力。此外，涂層優異的紫外線屏蔽性能使得其在太陽能驅動的應用中能夠為使用者提供充分的保護（ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 2, 3522-3533, ESI高被引論文）。在前期超疏水光熱涂層的研究基礎上，啟發于生物礦化過程，在芳綸（AF）織物上首先原位沉積PDA涂層，以PDA作為中間層，通過鰲合銅離子提供生長位點原位生長了致密且連續的硫化銅（CuS）納米陣列，制得了基于CuS的多功能紡織品。該多功能紡織品表現出優異的太陽光和焦耳加熱性能，在低能量輸入的情況下也能夠有效地為人體供暖。同時，紡織品降低的紅外線（IR）發射率減少了熱輻射損失，抑制了人體向外界環境的熱耗散。多功能紡織品還集成了出色的電磁屏蔽、紫外線防護、阻燃和抗菌性能，且機械穩定性良好，使得涂層織物能夠在復雜環境下長期高效地運行（Small 2023, 2307873）。
圖1 多功能紡織品示意圖
圖2 “靜電-配位”策略示意圖及涂層結構
圖3 多功能紡織品的主/被動加熱性能
圖4 實際環境中多功能紡織品的多模驅動加熱性能
圖5 多功能紡織品的電磁屏蔽、紫外防護及光動力抗菌性能
圖6 多功能紡織品的阻燃性能
研究團隊鏈接：http://gsy.scu.edu.cn/
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148258
